«Дождевой лес Amazon играет важную роль в южном полушарии выясняющейся влажностью, которая транспортируется облаками во многие места те осадки потребности», сказал Хосе Д. Фуентес, преподаватель метеорологии, Государственного университета Пенсильвании. «Однако есть большой промежуток в нашем знании основных процессов, которые влияют на формирование облаков».Команда провела свое исследование в бразильском дождевом лесу Amazon, потому что у этого есть «чистая» окружающая среда, которая относительно свободна от озона и загрязнителей.«На чистой тропической Амазонке есть, как правило, намного меньше озона около поверхности Земли по сравнению с более индустрализированными областями», сказал Тобиас Геркен, постдокторский ученый в метеорологии, Государственном университете Пенсильвании. «Это вызвано тем, что озон сформирован из реакций загрязнителей, закисей азота, солнечного света и кислорода».
Команда контролировала уровни различных газов следа, такие как озон и метеорологические переменные, такие как осадки и скорость ветра, под навесом дождевого леса. Они нашли, что глубокие, конвективные штормы транспортировали богатые озоном воздушные пакеты от атмосферы Земли до поверхности, быстро увеличив поверхностные уровни озона с 5 частей за миллиард по объему (ppbv) почти к 40 ppbv.«У глубоких, конвективных штормов есть два канала, один с восходящим движущимся воздухом и другим с нисходящим движущимся воздухом», сказал Фуентес. «Нисходящие потоки снижают молекулы озона от верхней тропосферы (более низкий слой атмосферы Земли) на поверхность, где они могут смешаться и реагировать с другими химикатами».Это увеличение озона в поверхности Земли может влиять на несколько атмосферных химических процессов, некоторые из которых могут затронуть формирование облака через реакцию выделенных углеводородов завода.
Эти реакции приводят к формированию аэрозолей. Облака форма, когда повышения водяного пара в атмосферу, охлаждаются и уплотняют на частицы аэрозоля, которые действуют как ядра уплотнения облака или «семена облака». Когда достаточно водяного пара уплотняет на этих ядрах, видимое облако формируется.В дождевом лесу команда нашла, что этот процесс может быть начат и ускорен, когда озон взаимодействует с углеводородами, которые являются молекулами, сделанными из водорода и углерода, которые естественно произведены и выделены растительностью.
Углеводороды реагируют с озоном – тогда через цепь химических реакций, углеводороды преобразовывают в другие молекулы, которые уплотняют и могут в конечном счете привести к формированию ядер уплотнения облака.Кроме того, когда озон окисляет углеводороды, он приводит к формированию второго вида молекулы, которая окисляется и расщепляет углеводороды – гидроксильные радикалы, которые являются молекулами, сделанными из одного водорода и одной кислородной молекулы. Гидроксильных радикалов обычно считают чистящим веществом или моющим средством, более низкой атмосферы, потому что они начинают распад многих загрязнителей, а также углеводородов. Когда озон повысился с 5 ppbv до 30 ppbv, это могло почти удвоить производительность гидроксильных радикалов, найденная группа.
Эти изменения в атмосферной химии привели к намного более быстрому аварийному уровню и более короткой продолжительности жизни для углеводородов, найденная команда. Например, группа углеводородов, известных как монотерпены, которые обычно живут в течение максимум 90 часов, когда озон в 10 ppbv, только жила 20 часов, когда озон увеличился до 40 ppbv.Команда также нашла, что уровни озона в дождевом лесу оставались поднятыми больше двух часов после штормов, который подчеркивает важность увеличений озона. Штормы, происходящие и в течение ночи и в течение дня, увеличивают окисление и распад углеводородов в более низкой атмосфере для расширенного количества времени.
Это исследование также исследовало разнообразие и количество газов углеводорода, производимых естественно в дождевом лесу Amazon. Команда нашла присутствие больше чем 25 различных типов углеводородов, все из которых могли играть роль в формировании облака.«Больше мы знаем об атмосферной химии дождевого леса и как это может влиять на формирование облака, больше мы поймем роль Amazon в образцах погоды в мире – и как изменения в дождевом лесу могли затронуть те образцы», сказал Фуентес.Команда издала свои результаты в текущей проблеме Атмосферной Окружающей среды.
Среди сотрудников на исследовании были Марсело Чамекки, преподаватель, Даньдань Вэй и Ливия С. Фрэйр, аспиранты в метеорологии, Государственном университете Пенсильвании; Рэнди Чейз, государственный университет Брокпорта Нью-Йорка; Кортни Шумахер, Техасский университет A&M; Луис Мачадо и Сельсо фон Рандов, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais; Рита В. Андреоли, Родриго А. Феррейра де Соуса, Роза М. Нэскименто Дос Сантос и Патрисия Дос Сантос Коста, Universidade делают Estado делают Амазонас; Анджела Джардин и Антонио Манзи, Instituto Nacional de Pesquisas da Amazonia; Пол Стой и Эми Троубридж, Университет штата Монтана; и Хулио Тиота, федеральные Universidade делают Oeste делают Параграф.Американское Министерство энергетики финансировало эту работу как часть ее Наблюдений и Моделирования Зеленого Океанского Amazon (GOAmazon 2014/5) проект.